福建海域海上风能资源开发的难点与建议*
来源:用户上传
作者: 耿克红
[摘要]福建海域受“狭管效应”影响，风能资源丰富，但也受各种制约因素及台风等恶劣海洋水文气象条件影响，面临着可开发海域少、施工条件困难、成本高、效率低等迫切需要解决的重大问题。
[关键词]福建海上风能资源开发
风力发电是新能源领域中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。与陆上风电场相比，海上风电场具有风资源优越、环保、节约土地、规模大等优势，海上风电场建设将成为今后世界风电发展的重点。福建省海域广阔、海岸线长，全省海域面积有13.6万km2，海岸线总长6128km，风能资源丰富，风能理论蕴藏量大，开发海上风电具有得天独厚的条件。福建沿海受季风气候影响，风资源总体上丰富，其中闽江口以南至厦门湾部分位于台湾海峡中部，受台湾海峡“狭管效应”的影响，其年平均风速大（超过8.0m/s），风向稳定，是全国风资源最丰富的地区之一，厦门以南地区与闽江口以北地区近海风资源也较为丰富。福建省近海区域靠近电网负荷中心，接入线路短，施工交通条件较好，具有较好的海上风电场建设条件，适合大规模开发海上风电。
1国内外及福建海上风电开发现状
20世纪80～90年代，欧洲遵循从试验到示范、再到商业化的技术发展路线，分阶段开发建设了一批不同规模的海上风电项目。2000年，在海上风电开发进入商业化示范阶段以来，在大型示范项目的推动下，海上风电装机总量稳步增加。据统计，到2010年底全球海上风电装机容量已经达到211万kW，约占世界风电装机总量的1.5％以上。目前丹麦、荷兰、瑞典、英国、爱尔兰等国商业化运行的海上风电场达22座；德国、法国、意大利、比利时、日本也都建成或在建海上试验风电场；最近美国也开始重视海上风电的开发，并计划建成装机容量为42万kW的世界最大海上风电场。可以看出，海上风电呈现出了前所未有的强劲发展势头。
相对欧洲等发达国家，我国海上风电起步较晚，2005年国家《可再生能源发展“十一五”规划》中提出，要在苏沪海域和浙江、广东沿海，探索近海风电开发的经验，打造百万千瓦级海上风电基地。据此，广东、上海、浙江、海南、河北、山东等沿海省份都分别制定了海上风电发展规划。其中，以江苏省海上风电规划最具有代表性，根据其规划，到2020年该省近海风电装机容量将达700万kW，远期海上风电装机达1800万kW，江苏沿海将打造成风电“海上三峡”。近期，我国一些海上风电项目相继成型，河北、山东、江苏、浙江、广东等省的海上风资源测评工作陆续展开，我国第一个海上风力发电场――上海东海大桥风电场示范项目也顺利投入运营。另外，上海奉贤、南汇海上风电场以及江苏响水、浙江慈溪海上风电场等项目已开始前期筹备工作。
福建省作为我国海上风能资源较为丰富的地区之一，目前也在抓紧制定海上风电开发规划，预计在“十二五”期间，福建海上风电将取得突破性进展。
2福建海上风电开发面临的关键问题
2.1 海上风资源好，但风能资源可开发面积小
众所周知，受台湾海峡“狭管效应”影响，我省海上风电资源极为丰富，但由于福建沿海是我国较为发达地区之一，工业相对较为发达，因此，福建省海上风电开发用海受制约因素较多。据了解，扣除各种制约因素，目前福建省海上风能可开发面积较小，若不充分高效利用风能资源可开发海域，与江苏、浙江、山东等兄弟省相比，我省海上风电可开发容量相对较小。
2.2 外海施工条件恶劣，可施工窗口期短，且存在较大施工安全隐患
受台湾海峡“狭管效应”影响，福建沿海海域是全国沿海海洋气候最为恶劣的地区，冬季平均浪高在2.0m以上，7～9月多热带气旋，每年受热带风暴和台风影响平均5～6次，中心通过平均2次。夏季受热带风暴潮影响，浪高最高达8～10m。特有的海洋气候，使我省海上风电项目施工条件恶劣，
* 基金项目：中国政府/世界银行/全球环境基金中国可再生能源规模化发展项目（A2-B11.3-SG-2009-001）。
可施工窗口期短，造成项目施工成本较高，且易产生较大的施工安全隐患，这给我省海上风电项目的安全、高效施工提出了严峻的研究课题。
2.3 项目生命周期结束后拆除困难
海上风电项目在生命周期结束后，为使通航安全或海域其他开发使用，或恢复原有海洋环境，海上风机及基础需及时拆除，据了解，桩基础应使海底平面以下2～5m范围内的基础全部拆除，因此，由于外海作业困难，因此拆除难度大，拆除成本高。拆除问题是目前国内外风电开发商尚未解决的重大课题，如没有合理的拆除方案，不但造成风机及基础拆除成本高昂，而且也会对海上通航安全产生较大影响。
2.4 项目开发成本高
据估计，风机基础施工和海上风机安装成本约占海上风电开发总成本的25%～30%以上，因此，权威专家一致认为，风机基础施工和海上风机安装是目前制约海上风电开发成本居高不下的重要因素，有必要对海上风机基础和安装技术进行深层次的探索和研究。
2.5 环保问题不容忽视
目前较为传统的海上风电施工作业方式是，利用大型打桩船、浮吊、运输船等船只在海上作业施工，大量尾气的排放和潜在的燃油泄漏问题将可能对海洋环境产生不利影响。
3技术解决路径
3.1 采用大功率风力发电机组，有效利用可开发海域
目前我省海上风电规划按3MW风机布置，总装机容量约为500万kW，但如果我省海上风电项目全部采用5MW以上大功率风机机组，粗估我省海上风电可开发装机容量可提高50%，使我省海上风电可开发海域得到充分高效利用。因此，在大功率风机技术成熟条件下，我省海上风电开发建设有必要推广使用大功率风电机组。目前，海上风机向大功率发展成为主流，国外repower等公司生产的5MW风机已在海上投入使用，国内湘电、华锐、金凤科技等公司研发的5MW以上海上风机相继下线，虽然国内5MW风机尚未投入使用，但这都使本项目采用大功率机组成为可能。
3.2 充分利用先进的研究成果，与科研机构合作，推动产学研结合，加强对我省海上风电基础设计、施工和风机安装等关键技术进行研究
目前，国内外科研机构都十分重视海上风电关键技术研究，已取得了阶段性成果，在众多的研究成果中，以天津大学道达海上风电研究院的研究成果最为突出。天津大学道达海上风电研究院是道达重工（集团）和天津大学联合成立的海上风电研究院，该院以杰出青年科学家练继建领衔，曹楚生、谢世楞、韩其为三位院士为顾问，已成功研制出具有自主知识产权的 “复合筒型基础与整机安装技术”（CBFI®），该技术是将风机基础施工及风机安装等大量工作移至岸边完成，用建造的特种船舶运至项目现场并利用负压施工技术一次性整体建设，大大缩短外海施工周期，降低外海施工隐患，在项目生命周期结束时，再利用正压技术将风机和基础整体拔出运至岸边处理，整个外海施工过程不需大量施工船只，不易造成环境污染，据估计该项技术可使海上风机基础和安装节省成本约30%～50%，具有世界领先性。目前，其采用湘电2.5MW风机建设的1台试验样机已在江苏启东成功投入使用，现正进行原型观测和各项试验。可以预见，该设计和施工技术具有较好的应用前景。
4几点建议
4.1 确立海上风电在我省未来能源战略中的重要地位，制定发展目标。鉴于福建海上风能资源丰富，在福建缺油少煤等先天不足条件下，充分利用风能资源尤为重要，但我省陆上风资源开发利用具有较大的局限性。因此，建议把海上风电作为我省未来风能利用的重要方向，确立其在我省能源战略中的重要地位，制定出中长期发展目标。
4.2 借鉴上海、江苏、广东等兄弟省份经验，做好海上风资源详查和开发专题规划。由于海上风电投资风险大，做好风资源评估和规划尤为重要，建议由行业主管部门主导，尽快完成近福建海上风电规划工作，规划要做到有限资源充分合理利用。
4.3 积极开展海上风电试验示范项目，研究海上风电开发关键技术，积累海上风电开发建设经验。鉴于开发海上风电具有较大的风险性，本文认为我省海上风电开发也不可冒进，建议我省海上风电开发也遵循先试验、再示范、后商业推广的技术路线。
4.4 制定我省支持海上风电发展的政策，将海上风电关键技术研究作为我省“十二五”科技重大研究项目，省科技主管部门和财政主管部门研究拨付必要的科研经费，进行科技攻关，并积极争取国家相关部门的技术和财政支持。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-242881.htm
